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| コーヒーノキ | |
|---|---|
科学的分類 
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| 王国： | 植物界 |
| クレード: | 維管束植物 |
| クレード: | 被子植物 |
| クレード: | 真正双子 |
| クレード: | アステリッド |
| 注文： | リンドウ目 |
| 家族： | アカネ科 |
| 属: | コーヒーノキ |
| 種： | C. チャリエリアナ
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| 二名法名 | |
| コーヒーノキ ストフ＆F.アンソニー
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Coffea charrieriana は、 Charrier coffeeとしても知られ、 Coffea属の花を咲かせる植物の一種です。カフェインを含まないコーヒーノキで、中央アフリカのカメルーン固有の植物で最初に記録されたカフェインを含まないCoffeaであり、アフリカで記録された 2 番目の植物です。 [2]カフェインを含まない最初の種は、以前にケニアで発見され、 C. pseudozanguebariaeと名付けられました。 [3]アリゾナ州立大学の国際種調査研究所と分類学者および科学者の委員会は、 C. charrieriana を2008 年に記述された上位 10 種の 1 つに選出しました。[4]
分類
Coffea charrierianaはアカネ科コーヒーノキ属に分類されます。現在、熱帯アフリカとアジアに120種のコーヒーノキが分布しており、そのうちCoffea arabicaとCoffea canephoraの2種が世界中のコーヒーノキ生産の主流であり、生産量の99%を占めています。[2]
分布と生息地
この植物は、バコシ森林保護区の西カメルーンに固有のものです。標高160メートル[2]の岩だらけの斜面にある湿潤熱帯雨林の生息地で育ち、平均標高差は300メートルです。脆弱な低地森林生息地では、伐採とパームオイル生産のための森林伐採によって大きな脅威にさらされています。 [5]
歴史
Coffea charrieriana は2008年に発見され、その研究結果は「カメルーン産のカフェインフリーの新コーヒー」と題された論文としてリンネ協会の植物学雑誌に掲載された。[2]この植物は、コーヒー産業に多大な貢献をしたアンドレ・シャリエ教授に敬意を表して、論文の著者であるピエト・ストッフェレンとフランソワ・アンソニーによって命名された。シャリエ教授の仕事には、20世紀最後の30年間、開発研究所 (IRD) でコーヒーの育種研究とコレクションを主導することが含まれていた。また、1988年から1993年までフランス遺伝資源局 (BRG) に勤務した。現在は国立農業研究所 (INRA) の研究ディレクターとして、植物の遺伝学と育種に取り組んでいる。[2]
1966年から1987年にかけて、開発研究所（IRD）、国際生物多様性、パリ自然史博物館、フランス農業研究センターの協力により、マダガスカル、コモロ、マスカリン諸島、ギニア、コートジボワール、カメルーン、中央アフリカ、コンゴ、エチオピア、ケニア、タンザニアからコーヒーノキが収集されました。C . charrierianaの挿し木は、1985年に中央アフリカのカメルーンのバコシ森林保護区で、すでに分類学的に特定されていた他の70種のコーヒーノキとともに初めて収集されました。[6] C. charrierianaは、以前に特定されていたコーヒーノキの種とは形態的に異なることが確認されたが、1997年までさらなる研究は行われなかった。1997年に挿し木は開発研究所（IRD）に送られ、種皮の観察、葉の解剖学的観察、生化学分析などのさらなる研究が行われた。この種の形態学的および遺伝学的研究を経て、2008年になって初めて、それはコーヒーノキの新種であると認識された。[2]遺伝子型解析により、 C. charrierianaは1115万年前に共通の祖先から分岐したことが明らかになった。 [3]
説明
Coffea charrieriana は高さ5～10 m (16～33 フィート)、枝分かれ5～7 m (16～23 フィート) に成長します。低木は高さ1～1.5 m (3 フィート3 インチ～4 フィート11 インチ) まで成長し、[7]小枝の直径は1～2 mm (0.039～0.079 インチ) です。[2]托葉は上部に微細な毛があり、互いに重なり合い、三角から三角形で長さは2 mm (0.079 インチ) です。C . charrieriana の葉は小さく薄く、楕円形の枠になっています。葉の基部はわずかにくさび形で、葉の先端は丸い先端に向かって細くなっています。この細くなった部分の長さはおよそ7～13 mm (0.28～0.51 インチ) です。葉の表面と裏面は両方とも毛がなく滑らかです。葉柄の長さは 2 mm (0.079 インチ) です。葉身は長さ 4～8 cm (1.6～3.1 インチ)、幅 2.2～3.5 cm (0.87～1.38 インチ) で、中脈の片側に 3～7 個の二次神経細胞があります。三次脈は網状で、糸のような構造をしています。葉には毛のないドマティア構造もあります。解剖学的には、葉の構造は上部表皮(20～30 μm)、柵状葉肉 (20～30 μm)、海綿状葉肉 (45～70 μm)、下部表皮 (10～20 μm) で構成されています。この構造は、他のコーヒーノキ属の種に見られる構造と非常によく似ています。[2]しかし、他のコーヒーノキ属の種と比較すると、葉は100～130μmの厚さと薄く、二次神経はほとんど含まれていません。これらの特性は、中央アフリカに特有の他のコーヒーノキ属の種とは異なり、アフリカに生息する野生種であるPhaeanthus ebracteolatusの特性に似ています。個々の葉の構造成分の大きさも、他のほとんどのコーヒーノキ属の種に見られる平均よりもはるかに小さいです。さらに、この異常に小さい葉の特徴は、 C. anthonyiとC. kapakataとともに、中央アフリカで知られている3つの特性の1つです。
1 茎につき 1～2 個の花序があり、各花序には 1 つの花と 2 つの萼片が含まれます。萼片は上部構造と下部構造に分かれています。下部の萼片は縁の形をしており、2 つの小さな葉裂片があります。上部の萼片には 2 つの広い三角形の托葉と 2 つの狭い楕円形の葉裂片があります。この植物は、性質上核果である果実で構成され、各核果には 2 つのピレンが含まれており、ピレンごとに 1 つの種子があります。果実は、長さ 2 mm (0.079 インチ) の無毛の花柄につながっています。赤くて肉質の果実は 9 mm～10 mm × 7 mm (0.35 インチ～0.39 インチ × 0.28 インチ) の大きさで、中のコーヒー種子は楕円形で、柔組織の種皮で覆われています。他のコーヒーノキ属の種と比べると、C. charrieriana の種皮には石灰質細胞がない。石灰質細胞がないのは、 Psilanthus属や他のマダガスカルの種の植物に見られる。種子の大きさは、長さ 5 mm (0.20 インチ) x 幅 4 mm (0.16 インチ) x 厚さ 3 mm (0.12 インチ) である。コーヒーノキ属の種の特徴として、種子は丸く、滑らかで、溝がある。[2]花には柄がなく、5 枚の花弁からなる。白い花冠筒部は長さ 1 mm (0.039 インチ)、裂片は長さ 5～8 mm (0.20～0.31 インチ)、幅 2～3 mm (0.079～0.118 インチ) である。花の雌蕊は子房の上部にある小さな円盤で、切り取られた滑らかな萼肢に囲まれている。この花の特徴は、コーヒーノキ属のものとよく一致する。花では、葯と花柱が突出しており、葯は花冠にも付着している。筒部、裂片、花冠の間の領域につながる短い花糸は半透明ではなく、この部分が一般に半透明である近縁のPsilanthus属とは異なる種となっている。 [2] C. charrieriana はまた、花冠筒部（長さ1 mm）、花柱（長さ10 mm）、2つの裂片のある柱頭（長さ2 mm）、葯（長さ3 mm）、葯花糸（長さ2 mm）を有する。花冠筒部、花冠裂片、葯の大きさは、中央アフリカに生息する 他の既知のコーヒーノキ属とは異なる。
生化学
種子の生化学分析により、カフェインを含まないことが明らかになりました。[2]このカフェインを含まない生化学的特徴は、マダガスカルのコーヒーノキ種に一般的に見られます。[8]研究では、マダガスカルのコーヒーノキ種47種のうち30種にカフェインの痕跡がほとんどないか、まったくないことが報告されています。[9]これは、インド洋近くの沿岸乾燥林に生育するC. pseudozanguebariaeに次いで、2番目にカフェインを含まない種です。[8] コーヒーノキ種にカフェインが含まれていないのは、スプライソソームの欠損によるものとされています。植物にはカフェインを生成するために必要な遺伝子が含まれていますが、誤ったスプライシングパターンの結果としてタンパク質合成経路に機能不全があるため、カフェインは生成されません。カフェインの不在は、1つの遺伝子と2つの対立遺伝子が関与する単一遺伝子遺伝パターンによって引き起こされます。劣性対立遺伝子を含む植物では、カフェイン含有量がゼロになります。一方、カフェインの生産レベルは多遺伝子遺伝によって制御されており、生産されるカフェインの量は遺伝的要因である可能性が高い。[9]さらに分析を進めると、カフェインが蓄積する代わりに、カフェイン生産を担うカフェイン合成酵素遺伝子の欠陥により、代わりにテオブロミンと呼ばれる物質が生産されていたことが判明した。科学者によるこの発見により、コーヒーノキにおけるカフェインの遺伝学についての理解が深まり、コーヒーノキとカフェインを含まない植物を交配して、カフェイン濃度が低いカフェイン抜きの種子を生産することが可能になった。また、カフェインを含む植物からこの特定の遺伝子を除去して、カフェインを含まない植物を作成するという選択肢も開かれた。[10]
他のコーヒーノキ属コーヒーノキと比較すると、C. charrieriana はC. canephoraおよびC. manniiとともにリノール酸含有率が著しく低い。C . charrieriana は多価不飽和 脂肪酸含有量も最も低く(<30%) [8]、乾物基準では 0.8%であった[2] 。その結果、アフリカ原産であるにもかかわらず、C. charrieriana は系統学的にはアフリカ種よりもマダガスカル種に近い(Dussert et al. 2008, 2953)。C. charrieriana の葉の成分を調べると、 C. anthonyi、C. arabica、C. canephora、C. humilis、C. kapakata、C. liberica、C. liberica var. libericaおよびC. manniiとは別の遺伝子クラスターを形成する。[11] C. charrierianaは他のコーヒーノキ属種よりもカフェオイルキナ酸（CQA）が少ない。[12]脂肪酸含有量のみを分析すると、C. charrierianaはC. congensisに最も近縁であり、他の59のコーヒーノキ属遺伝子型とは別の系統群を形成している。[8]
ロングタンデムリピートレトロトランスポゾン（LTR-RT）、より具体的にはSIRE系統とDel系統のさらなる遺伝子解析がC. charrierianaで行われた。LTR-RTは植物ゲノムの冗長セクションである。他の西アフリカおよび中央アフリカのコーヒーノキ種が4.5～5.1％のSIRE系統を含むのに対し、C. charrierianaは3.2％含んでいることが判明した。さらに、C. charrierianaはDel分画の割合も最も低く、他の西アフリカおよび中央アフリカ種で見られる14～16.2％と比較して13.1％であった。これは、SIREとDelの観察により、C. charrierianaが地理的に同等の種とは遺伝的に異なることを示唆している。[13]
Coffea charrieriana は、Coffea属の中で最大の葉緑体ゲノムも持つ。CoffeaとPsilanthusの 52 種をクラスタリングした際、 C. charrieriana は別の種であるP. travancorensisとともに、分析結果が不十分であったためクラスタから除外された。C. charrieriana はカメルーン原産だが、遺伝学的結果から、 C. charrierianaはPsilanthus 属とCoffea 属の 2 つの属の間に位置付けられると考えられる。遺伝的には西アフリカと中央アフリカのCoffea種に類似しているが、植生などPsilanthusとは形態学的に類似している。 C. charrieriana をグループ化することが難しいのは、 C. charrierianaとPsilanthus葉緑体との古代の交雑により、混合ゲノムになったためと考えられる。[14]
アルカロイドはコーヒーや紅茶を含む多くの植物に含まれていますが、C. charrierianaにはごく微量しか含まれていません。[10]
栽培と使用
Coffea charrieriana は、日光が十分に当たる湿った場所で育ちます。乾燥期には花芽形成が起こりますが、花芽は次の降雨まで現れません。雨が降ると、7日後に開花が見られます。Coffea属のすべての種の開花にかかる時間は5～13日と幅があり、交配の正確なタイミングを計るのは困難です。[15]
他のコーヒーノキ属種と同様に、 C. charrierianaの肉質果実には食用豆が含まれています。これらは、一般的にコーヒーを作るために、乾燥、焙煎、または粉砕して準備できます。天然のカフェインフリーコーヒーとして、人工的にカフェイン抜きされたコーヒーの代替品となります。[16]カフェイン抜きコーヒーの需要が高まるにつれて、コーヒーを含まない種間の植物交配、遺伝子へのバイオテクノロジーの干渉、化学抽出などの方法が、人工的にカフェイン含有量を減らすために使用されてきました。[17]一般的に、カフェインの存在は味蕾に作用し、カフェイン入りの製品に独特の風味を与えます。[18]そのため、カフェインを含まない種であるC. charrieriana は、カフェインの味を好むコーヒー愛飲家には好まれない可能性があります。テオブロミンは品種間で伝達できるため、 C. charrieriana は植物交配に使用でき、カフェインを含む種と交配するとカフェイン濃度を変えることができます。[10] C. charrierianaの種子は現在、市場で入手可能な最初の天然カフェインフリーコーヒーとなるように開発されており、この豆はブラジルの開発者によってデカフィットと名付けられています。[10]
C. charrierianaのもう一つの用途は、コーヒーの葉から5-カフェオイルキナ酸（CQA）を抽出することです。C . charrierianaを含むほとんどのコーヒーノキ属には天然の抗酸化化合物が含まれています。この天然の抗酸化物質は食品や栄養補助食品に使用できます。[19]
コスタリカのCoffea Diversa Farmは現在[現在? ] C. charrierianaを栽培している。[20] [疑わしい–議論する]
参考文献
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